Polar Navigation'un Benzersiz Talepleri
Buz kırıcı gemiler kutup bölgelerine erişimi korumak için hayati bir rol oynamaktadır, bilimsel araştırmayı destekliyorlar, uzaktan topluluklar, eskort ticari gemileri tedarik ediyorlar ve arama-ve-rescue işlemleri için tasarlanmış geleneksel gemilerden farklı olarak, buz kırıcı operasyonları için sürekli olarak hulls'ı dondurmak, mekanik dayanıklılık, buz toleransı ve yakıt ekonomiyi bozmak için tersine çevirmek gerekir.
Anahtar Tasarım Thrusters için dikkate değer
Polar sularda hayatta kalabilen ve performans gösteren beton makineleri, geniş bir mühendislik faktörüne dikkat eder. Aşağıdaki alanlar tasarım ve test sırasında en çok odaklanmayı alır.
Buz Direnişi ve Yapısal Bütünlük
Thrusters kırık buzlarla çevrilirken çalışabilmeli, submerged buz blokları ve hatta sağlam buz çarşafları. en büyük tehdit bıçaklarla, bıçakları, çatlakları veya oark tüm pervaneleri ile etkilenebilir.Buna karşı çıkmak için, tasarımcılar belirtmiş:0)tılmış bıçak kökleri) ve kalın bıçak bölümleri açık su koruyucuları ile karşılaştırıldığında, hub ve nozero sıcaklıkları azaltılmalıdır.
Buz direncinin bir başka yönü, bıçak profilinin yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
Aşırı Soğuk Soğuk için malzeme seçimi
Tuz su, buzul ve düşük sıcaklıklar kombinasyonu eşsiz bir şekilde koreatif bir ortam yaratır. Standart deniz paslanmaz çelikler kutup sıcaklıklarında çırpılabilir ve kaplamalar kırılabilir ve çelikler, bu nedenle düşük sıcaklık hizmeti için sertifikalı malzemeler seçerler, örneğin:0k.Düzüklü ve yüksek çözünürlükte çelikler)
Yüzey tedavileri de bir rol oynamaktadır.ETHFLT:0) ⁇ -sprayed seramik kaplamalar) veya [[Dönetici oksijen yakıtı (yüksek-velocity oksijen yakıt) kaplamalar[DDD) yağların yağdaki sızıntıları azaltmak ve bu aradaki katınlara karşı korumak için bıçak yüzeylere uygulanır.
Buz-Infested Waters için Pereller Design
Bir iterin pervane geometrisi, hayatta kalan buz kontaktken itme yeteneğini derinden etkiler. Anahtar parametreler şunları içerir:
- [FONT:0]Blade sayı ve saha:[Dönetici] Buz kırıcılar genellikle dört veya beş bıçaka sahiptir, çünkü artan katılık, bükme yüklerine direnmek için daha büyük bıçak alanı sağlar. Değişken tahrik ediciler ortaktır, her iki açık suya ve buza en uygun şekilde ayarlanmasına izin verir, aynı zamanda başlangıç pozisyonlarının geri dönmesi için hızlı bir şekilde geri dönmeleri için.
- [FONT:0)Blade lider profili: Bir yuvarlak, güçlendirilmiş bir lider kenar, çatlakların riskini azaltmaya yardımcı olur ve çatlaklar riskini azaltır. Bazı tasarımları bir İLFLT:2)skeg) veya koruyucular, bıçaklara ulaşmadan önce buzları görmezden gelmek için önbelleklivermeye yardımcı olur.
- [FONT:0]Ducted karşı açık pervaneler:[DucT:1) Ducted iterler (ayrıca nozul pervaneler olarak da bilinirler, çünkü katlanan buzulları kırar ve kırılırken sert bir şekilde güçlendirilir ve ürperticiler ile donatılabilirler.
- [FONT:0]Sacrificial bıçak ipuçları:[Dönemli buz koşullarında, ortak bir strateji bıçak köklerine yayılmadan güvenle başarısız olabilecek bıçak ipuçlarını tasarlamaktır.Bu değişken ipuçları, tam pervane kaldırılmasına izin vermek yerine alanı değiştirmenin izin verdiğinden daha düşük zaman alır.
Thrusters ve Orientasyon
Bir buz kırıcıya yerleştirilenlar, geminin sıkı kanallarda nasıl etkili bir şekilde manevrasını, buzla ters çevirebileceğini ve herhangi bir yönde sabit bir şekilde sabitlenmesini sağlarlar.)Bu, kendi uzunluğuna doğru hareket eden bir buz kırıcıya (ayrıca koğuşturullara) yol açıyorlar ve ileri bir ivme kaybetmeden geçiş yapabilirler.
Azimuth iterlerine ek olarak, birçok buz kırıcılar buz tıkanıklığıyla karşı karşıyadır; çünkü buz kıvrımları tünele sıkıştırılır ve pervaneleri sık sık sık monte edilir.[Dönemli alanlardan veya buz kırıcılar).[Dörtüller, tünel açmaları için hassastır).
Güç ve Verimlilik Ticaret-Offs
Buz kırıcılar buzulları kıracak kadar büyük miktarda itme gerektirir. Tipik kutup sınıfı buz kırıcılar 25 MW'ı aşan toplam tahrik gücü olabilir, 5-10 MW'da gösterilen bireysel itkili birimlerle, dizel veya gaz türbini-elektrik, iyileştirici olup olmadığı için, asil hareket edenlere sabit hızda koşmalarına izin verirler.Bu düzenleme düşük pervane hızlarda yüksek toklanır - tezgahsız taşlama sistemleri ile taşlamak için yüksek toparlanır.
Ancak, enerji tüketimi yakıt verimliliği ve emisyonlarına karşı dengeli olmalıdır.ETHFLT:0)Hybrid propulsion sistemleri), batarya depolamayı dizel jeneratörlerle birleştirir (Yeni inşalarda veya bataryalar, düşük hızlı eskort operasyonları sırasında yakıt yakmaya yardımcı olabilir ve çevresel hassas alanlarda sessiz bir şekilde çalışan akıtlama sistemleri sağlar.
Çevresel Etki ve Gürültü Mession
Polar ortamlar akustik olarak incelenir. Sualtı gürültüsü bu nedenle buz kırıcılar tarafından üretilen gürültü, iletişim için deniz memelileri tarafından kullanılan doğal sesleri maskeleyebilir, navigasyon ve avlayın. Kanada Arctic, düzenlemeler sınır dışı etmek gibi bazı bölgelerde, ticari gemilerden gürültüyü azaltır. Thruster tasarımcılar bu nedenle aşağılayıcı bıçak tasarımları ).
Titreşim başka bir endişedir. Buz etkileri, iter yapısı ve hull aracılığıyla yeniden ortaya çıkabilecek geçici yükler yaratır, mürettebat yorgunluk ve potansiyel yapısal hasara neden olur.ETHFLT:0Conseent montajları) için doğrulanan yığınlar için, [[Döneticileri azaltılabilir.[Döneticileri) ve aktif titreşim kontrol sistemleri bazen titreşim kontrol sistemleri bazen titreşimi izole etmek için kullanılır.
Thruster Design'te Yenilikçi Teknolojiler
Son on yıl daha önceki iter tasarımlarının sınırlarını ele alan birkaç teknolojik sıçrama gördü. Aşağıdaki yenilikler artık birçok kutup sınıf gemide bulunur.
Buz-Resistant Kaplamaları ve Yüzey Tedavileri
Buz birikimini azaltmak için en doğrudan yollardan biri, yüzeyler buz ve metal arasındaki tıkanıklığı artırmaktır, böylece buz kıvrımları daha kolay bir şekilde dağılır:0) Finlandiya buz kırıcısı üzerinde yapılan kaplamalar) tarafından test edilmiştir.Bu kaplamalar buz ve metal arasındaki daha az ağırlığa neden oldu.
Başka bir gelişen teknoloji:0)electro-termal anti-icing[[Dönetici: 1)) Bıçak yüzeyleri içindeki gömülü ısıtma elementleri, ağır yüklerin inşa edilmesini önlemek için etkinleştirilebilir. Bu yaklaşım enerji tüketmektedir, ancak sürekli olarak tükenme riskini azaltırken, bıçak yüzeyleri içindeki kayma riskini azaltır.
Saha Değişkenleri Akıllı Kontrollü
Değişken perdeler, mil sürekli hıza dönmeye devam ederken bıçak açısının ayarlanmasını sağlar. Buz koşullarında, pervane (reduce aktıya yakın eğime) kolayca yüklenebilir (ve bu da toparlamalar ve otomatik olarak toparlama limitleri ile kırılırken, yüksek itme olasılığını azaltır.
Bu akıllı kontrolörler aynı zamanda bir buz kanalına dönüş gibi karmaşık manevralar sırasında birden çok itenleri koordine eder.Saçma açılarını ve ayar ayar ayarlarını birleştirerek, sistem minimum pilot giriş ile sabit bir ağ yönlendirmesini koruyabilir.Bu otomasyon, her itmeleyiciyi en üst verimlilik noktasına yakın çalışarak yakıt ekonomisini azaltır.
Hibrit Propulsion and Energy Storage
Hibrit sistemler, yeni buz kırıcılar üzerinde standart olarak yeni buz kırıcılar üzerine taşındılar.Sürekli yük değişikliklerine karşı bir tampon sağlarken, dizel jeneratörler sabit, yakıt tasarrufuna kadar sürebilir.Sürücüler buzullara doğru doğru doğru ilerlerken, motorlar jeneratörün daha da azalırken, bataryalardan daha fazla güç alır.
Başka bir yenilik ise, 0,0) tarafından kullanılan yakıtlı tahrik ([Dönetici: 1), elektrik motorun jeneratör veya yakıt hücresi tarafından beslenebileceği, 750 veya hidrojen üzerinde çalışan yakıt hücreleri, korunan kutup sularında çalışan buz kırıcılar için büyük bir avantajdır.
Akıllı İzleme ve Tahmin Edici Bakım
Buz kırıcılar tamir etmek pahalı, özellikle de gemi limandan uzak olduğunda. Sensörler pompalayıcı ünitesinde gömülür, sıcaklık, tork ve bıçaklama işlemi gerçek zamanlı olarak zorlanabilir.Bu veriler, operatörlerin, planlanan liman aramalarında planlanan onarımları için kullandıklarını ve tahminleri mümkün kılmalarını sağlar.
Bazı sistemler ayrıca, doğruyu korumak için kullanılan doğrulayıcıyı da içerir.[Dönetici ve titreşim modelini analiz ederek, iter kontrolörü buz kalınlığını ve floe boyutunu tahmin edebilir, sonra ayarlayın ve devrimleri uygun şekilde ayarlar.Bu otomatik adaptasyon sadece itme gücü ile aynı zamanda gerçek buz yüküne karşı mücadelede yakıt tüketimini azaltır.
Operasyonel Zorluklar ve Çözümleri
Kutup sularında en iyi tasarımlarla bile günlük zorluklar sunuyor. )Ice pıhtı tünelleri (FLT:1) yaygın bir sorun kalır, özellikle de yaydaki tünel itkileri için.
[FONT:0]Propeller icing[[Dönetici ve bıçak köklerinin dengesiz ve titreşime neden olabilir. Bazı buz kırıcılar buz patlayabilirler (veya uzaktan çalıştırılan araçlar) buzları manuel olarak kırar, ancak bu hala tehlikeli ve zaman alıcıları gösterir, ancak daha küçük iterler için söz verir.
Bir başka meydan okuma:0) Paket buz geçişi sırasında güven verici hasarlar (FLT:1) Geminin kırılmış bir buz kırıcısı tarafından kırıldığı bir kanala göre, altlanmış buz blokları, büyük başarısızlıkların köprülerini greve yetecek kadar büyük olabilir.
Çevre ve Düzenleme Etkisi
Uluslararası Gemiler için Uluslararası Kod Polar Waters (The Polar Code) tarafından yürütülen uluslararası düzenlemeler, yüksek buz sınıflarında çalışan buz kırıcılar için, itkiler bir birim başarısız olduktan sonra bile tahrik edici olmalıdır.Bu sürücüler tasarımcılardan yararlanılabilir.
Çevre düzenlemeleri aynı zamanda sıkılaştırılır. Polar Code, pompalayıcılardan gelen petrol deşarjı, tüm mühürlerin ve yağlanma sistemlerinin önümüzdeki birkaç yıl içinde herhangi bir sızıntıyı önlemek için tasarlandığı anlamına gelir.
Buz kırıcı Thruster Design
Önümüzdeki birkaç trend, kutup gemileri için bir sonraki tahrik nesillerini şekillendirecektir.ETHFLT:0)Podded propulsors with contra-rotating perers) ikziğe 10-15% ile daha fazla güçlendiriciler azaltımı önerildi, ancak deniz uygulamaları ile başarı buz kırıcılar için uygulanabilir olabileceğini gösteriyor.
Bir başka ortaya çıkan konsept ise, eğimli bir hava katmanının yarı yarıya kadar buz inşa edebileceğini gösteriyor.Sekiz hava balonları bıçakları boyunca şişirme ve buz tıkanıklığı azaltır. Model itkileri üzerindeki erken testler, yarı yarıya kadar ince bir hava katmanının bile buz inşa edebileceğini gösteriyor.
Ayrıca, Özerk Yönücü Kontrolü[Dönetici:0)[Dönetici:0)) Bu, operatör yorgunluğunu azaltacak ve daha verimli bir geçiş, yakıt ve zaman tasarrufuna izin verecek şekilde daha sofistike hale gelecektir.
İlgili teknolojiler hakkında daha fazla bilgi edinmek için, okuyucular buz kırıcı güvenlik yönergelerine danışabilirler[Döneticileri · 1 ), [[Lloyd'in Kayıt Araştırması , ve [FLT]
Sonuç olarak, kutup bölgelerinde çalışan buz kırıcı gemiler için itmeler, dünyanın en zorlu sularını sabote etmek için çok disiplinli bir yaklaşım gerektirir. kutup ortamı olarak talep edilen gibi, malzemelerde inovasyon devam eder, kaplamalar, kontrol sistemleri ve karma güç dünyanın en zorlu suları gezinmek için çok disiplinli bir yaklaşımdır.